Author(s): Oliveira, João Vítor
Date: 2023
Persistent ID: https://hdl.handle.net/1822/91470
Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
Subject(s): Ácidos gordos voláteis; Biogás; Digestão anaeróbia; Resíduos orgânicos; Anaerobic digestion; Biogas; Organic wastes; Volatile fatty acids
Atualmente, os processos de digestão anaeróbica apresentam-se como uma tecnologia madura com várias aplicações à escala mundial, incluindo tecnologias complexas e diversificadas de tratamento de resíduos e produção de energia. No entanto, algumas dessas ainda podem ser otimizadas. A codigestão anaeróbia, que consiste na mistura de dois ou mais substratos com características complementares, equilibrando os parâmetros operacionais, é uma das abordagens mais promissoras e viáveis a ser implementada para reduzir a dependência dos combustíveis fósseis. A Diretiva de Energias Renováveis (2009/28/CE, RED) e a recente crise energética causada pelo conflito Ucrânia-Rússia podem ser vistos como os incentivos decisivos para uma mudança definitiva do paradigma energético e na transição para os biocombustíveis renováveis. Como Portugal tem quantidades significativas de biorresíduos disponíveis, tais como os provenientes da agricultura e da indústria agroalimentar, isto deve ser visto como uma oportunidade para implementar e explorar os processos de digestão anaeróbia em todo o país. Por conseguinte, esta tese estudou a implementação de estratégias para otimizar a codigestão anaeróbia de resíduos orgânicos. Em primeiro lugar, a metodologia para determinar o potencial bioquímico de metano (BMP) dos resíduos foi investigada e otimizada. Para tal, estudou-se a influência de certos parâmetros na determinação do BMP, tais como o tipo de inóculo, o pré-consumo do substrato residual, subtraindo a produção endógena de metano e diferentes razões de volume de headspace por volume de trabalho nos ensaios em branco. Em seguida, a codigestão de resíduos orgânicos foi otimizada. A produção de biogás a partir de subprodutos da produção de cerveja foi aumentada em 40 % com a adição de glicerol bruto (cGly). Foi realizado um estudo estatístico, baseada no método Central Composite Design Circumscribed, para determinar a proporção da mistura de lamas de ETAR (estação de tratamento de águas residuais) com cGly ou óleos alimentares usados que maximiza a produção de metano num processo de codigestão. Mais ainda, uma mistura de lamas de ETAR e macroalgas foi codigerida com cGly num sistema semi-contínuo para verificar a melhor estratégia de adição (de forma contínua ou intermitente). A adição contínua de cGly demonstrou ser uma abordagem mais robusta e estável ao mesmo tempo que aumentou a produção de metano. Finalmente, o processo de codigestão anaeróbia provou ser adequado para a produção de ácidos orgânicos. Uma mistura de resíduos alimentares, salmoura de uma indústria de conservas de peixe e águas residuais derivadas de uma instalação de produção de biodiesel atingiram rendimentos de acidificação até 46 %. Este processo seria ainda mais apropriado para aplicações industriais se os rendimentos em ácidos orgânicos pudessem ser melhorados. Em conclusão, a implementação da codigestão demonstrou ser uma estratégia economicamente vantajosa, sendo capaz de melhorar a eficiência energética de uma instalação existente, tratando subprodutos/resíduos sem um investimento capital significativo.
